Способ определения концентрации атомов щелочного металла в пламени пиротехнического состава

., сСнт,Н 1 тхинчсс 1;, . ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 051080(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АТОМОВЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА В ПЛАМЕНИ ПИРОТЕХНИЧЕСКОГОСОСТАВА Изобретение относится к техникеизмерения параметров ниэкотемпературной плазмы, а более конкретно, концентрации атомов щелочного металла, впламени пиротехнического состава.Известен ряд способов определенияконцентрации атомов в плазме: по интенсивности спектральной линии и ееоптической толщине 11.10Наиболее близКим техническим решением является способ опредеЛенияконцентрации атомов по величине оптической толщины в максимуме самообращенной резонансной линии (21. Этотспособ основан на соотношении, связывающем расстояние между максимумамиинтенсивности самообращенной резонансной линии и величину оптической толщины в максимумах с измеряемой концентрацией. Оптическая толщина в мак симумах находится по графику, связывающему эту величину с параметромнеоднородности источника, который опред "яют либо эксперимента ьно путем 25введения добавок в пламя, либо путемрасчета с использованием зависимостираспределения температуры по сечению /пламени. Для реальных пиротехническихпламен, параметр неоднородности которых практически всегда неизвестен,такие способы определений данного параметра невозможны, так как введениедобавок совершенно изменяет свойствапиротехнического пламени, а измерениезависимости распределения температуры по сечению пламени незозможно иэза присутствия в пламени поглощенийи рассеивающей конденсированной фазысо значительной оптической толщиной.Недостатком известных способовявляется недостаточная точность анализа, в результате чего они могутбыть применены только к однороднымоптическим тонким газовым источникамизлучениялибо к источникам излучения, для которых параметр неоднородности известен или может быть определен,Целью изобретения является повышение точности анализа при неизвестныхпараметрах неоднородности.Поставленная цель достигаетсяблагодаря тому, что измеряют половину ширины контура самообращенной резонансной линии на высоте, равнойполовине интенсивности излучения вмаксимуме самообращенной линии, измеряют диаметр пламени и определяют767561 чногометал- висимости от типа уширения Линии),определяют гутем фотографирования ле 5 . И= 0,56вД (1/г.4 о)о ВП р и м е р 1. Для определенияконцентрации атомов цезия в пламениййротехническогосостава регистрируют 10 контур самообращенной резонанснойлинии цезия с длиной волны Л = 4555 А(или контур самообращенной резонансной линии цезия с длиной волны Л- 4593 А ) и определяют значение величины (111 у 1 О ). При типичных усЛовиях в пламени (температуре Т 3 10 К,оконцентрации электронов п-ч(910 см)соотношение Т, 10 для дан- ных линий выполняется всегда, эти 20 линии испытываютштарковское уширениеи величину б определяют по соответствующей формуле для штарковского уширения. Необходимое для данного вычисления значение концентрации электронов пе определяют по полуширине оптически тонкой линии излучения цезияс длиной волны Л = 6824 Й (или линииизлучения цезия с длиной волны Л:- 6870 И ), испытывающей квадратичное , уширение Штарка.П р и м е р 2. Для определенияконцентрацииатомовлития в пламенипиротехнического состава регистрируютконтур самообращенной резонансной ли-йий излучения лития с длиной волны7 : 6707 А и определяют величину(Ь(- 1), Даннаялиния при приведенныхвьые условйях в пламени испытыва ет"доплероЪское"уширение, поэтому величину б определяют по формуле для 40 доплеровского уширения.Предложенное техническое решениепозволяет с большей точнОстью опреде"лять"койцейтрацйюатомов щелочногометалла в пламенй пиротехнического со;45 става, знание которого дает более полную информацию о полноте сгорания,степени ионизации, количественномусодержанию металла в образце и т, д. формула изобретения 50 Способ определения концентрацииатОмов щелочного металла- в пламени пиротехнического состава, заключающийся в том, что регистрируют контур самбобращенной резонансной, лиНии этого металла, диаметр пламени, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью йовышвний точности анализа при неизвестной степени неоднородности,: 60 измеряют половину ширины контура самообращенной резонансной линии на высоте, равной половине интенсивности излучения в максимуме и определяют Концентрацию атомов из соотношения: концентрацию атомов щелола по формулегде и, - концентрация атомов щелочного металла",- постоянная Планка;о - частота резонансной линии" йзлученияВ - коэффициент Эйнштейна дляданного перехода;С - скорость света,- диаметр источника излучения;- половика ширины линии в отсутствие поглощения, которуюопределяют в зависимости оттипа уширения данной резонансной линии/ - частота, при которой интенсивность излучения равнаполовинеййтенсивностй- йэлучения в максимуме.Формула (1) следует из того установленного экспериментально факта,-что для самообращенной резонанснойлиниищелочного металла в широкомдиапазоне значений параметра неоднородности и источника излучения (1,254 о 6 10) и прй достаточно большойоптической толщине то в центре линии. %4 о,т,- оптическая толщина в центре самообращенной линии.На Фигуре представлен контур резонансной самообращенной линии при,10. По вертикали отложена интенсивность излучения в относительныхединицах (за единицу принята интенсивность излучения в максимуме), погоризонтали - частота излучения. Частоты ( 1 ток), и (1)ща), сООтВетсМВт( )), - частоты, при которых интенсйвность"излучения равна половинемаксимальной.Способ определения концентрацииатбмов щелочного металла в пламени"пирбтехнического составапо резонансной самообращенной линии излучения"эт 15 го металла"соСтойт в следУющем;Регистрируют Фотографически (или фо-тоэлектрически) контур самообращенной резонансной линии излучения щелочногометалла",-"койцентрацйю"атомовкоторого определяют, удовлетворяющейусловию о) 10 и подверженнойкакому-лйбобпределеййбму" типу уширенйя"; измеряют половину ширины контура навысоте, равной половине интенсивности- йзл 7 4 ения"в маКсимуме, определяютвеличину полуширины данной резонансной"линии в отсутствие поглощения (в"за-" пламени величину диаметра пламени инаходят концентрацию атомов по Форму